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JP3661530B2 - 通信妨害方法および通信妨害装置 - Google Patents
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JP3661530B2 - 通信妨害方法および通信妨害装置 - Google Patents

通信妨害方法および通信妨害装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周波数ホッピング方式の通信(以下、FH通信と称す)を妨害する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周波数ホッピング(frequency hopping:FH)方式とは、送受信周波数を予め定められたホッピングパターン(拡散周波数系列)に従って時間的に切り替えることにより、秘話性を向上させた通信方式である。
【0003】
図8にホッピングパターンを説明する概念図を示す。図において、f1〜f5はホッピングパターンを構成するホッピング信号、p1はホッピング信号f1の終了時刻、q1はホッピング信号f2の開始時刻、T1はホッピングパターンの周期、T2はホッピング信号の持続時間、T3はホッピング信号の開始時刻と終了時刻との時間間隔(以下、ホッピング間隔と称す)である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような周波数ホッピング方式の通信を妨害するためには、そのホッピング信号(以下、FH信号と称す)を実空界に存在する多数の電波の中から探知・追随しなければならない。また、その探知処理は極めて短時間に行われなければならない。即ち、通信の開始後速やかにその信号を探知し、妨害しつづけなければならない。
【0005】
この発明は、周波数ホッピング方式の通信が開始された後、極めて短時間でそのFH信号を探知し、妨害を行う通信妨害装置を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る通信妨害方法においては、送信周波数の異なる第1周波数信号および第2周波数信号が順次に送信されてなる周波数ホッピング方式の通信を妨害するための通信妨害装置であって、第1周波数信号に対応する妨害電波を放射するとともに、第1周波数信号の終了前に当該妨害信号の放射を停止し、第1周波数信号の終了タイミングおよび該終了タイミングから所定時間経過後に出現する信号を検出することにより、第2周波数信号を探知して、該探知された第2周波数信号に対応する妨害電波を放射する。
【0007】
また、この発明に係る通信妨害方法においては、上記第1周波数信号を受信信号の到来方位を判定することにより探知し、上記第2周波数信号を、受信信号の到来方位を判定することなく、受信信号の占有周波数帯域幅、変調方式、又は信号レベルに基づき探知する。
【0010】
さらにまた、この発明に係る通信妨害装置においては、ホッピング信号発生源からの距離に差を有して配置された第1および第2の受信手段と、この距離の差を第1の受信手段と第2の受信手段との間に生じる受信時刻差に換算する演算手段と、既知の方位から到来した電波信号を第1の受信手段の出力から抽出する第1の抽出手段と、第1の抽出手段が抽出した電波信号から、第1の受信手段における受信時刻と第2の受信手段における受信時刻との差が前記受信時刻差である電波信号を、ホッピング信号として抽出する第2の抽出手段と、前記抽出されたホッピング信号のホップ先のホッピング信号を、これらホッピング信号間の既知のタイミングに基づき前記第1又は第2の受信手段の出力から抽出する第3の抽出手段と、前記第3の抽出手段が抽出したホッピング信号の周波数に基づき妨害電波を放射する妨害手段とを備える。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本実施の形態1では、妨害すべきFH信号の発生源方位(以下、目標方位と称す)、妨害すべきFH信号の同一周波数持続時間(即ち、各ホッピング信号の持続時間、図8に示したT2)、および妨害すべきFH信号のホッピング間隔(即ち、図8に示したT3)が予め分かっているものとする。目標方位はレーダー装置等を用いることにより特定することができる。また、同一周波数持続時間やホッピング間隔は仮に予め分かっていなくとも、後述する方法で容易に知ることができる。以下、妨害すべきFH信号を目標信号と称す。
【0012】
本実施の形態1の妨害方法は、目標信号を探知する初期過程と、この探知された目標信号を追随しつづける追随過程とにより構成される。本実施の形態1の初期過程においては、目標方位と同一方位から到来する信号を目標信号として探知する。これにより、目標信号のホッピングパターンを正確に把握していなくても目標信号を探知できる。
【0013】
しかしながら、仮にこのような到来方位に基づく目標信号探知をホッピング毎に行った場合、到来方位の特定処理に時間がかかり、妨害実施時間が短くなる。そこで、本実施の形態1の追随過程においては、初期過程とは異なる方法でFH信号を追随し続ける。
【0014】
本実施の形態1の追随過程においては、ホッピング信号間の既知のタイミング(ここではホッピング間隔)に基づきFH信号を追随しつづける。さらに詳しくは、実空間を掃引受信して得られた各受信信号の受信開始時刻および受信終了時刻を監視することにより、FH信号を追随しつづける。一般的なFH通信では、Nホップ目の信号終了時刻と(N+1)ホップ目の信号開始時刻との時間差(即ち、ホッピング間隔)は一定である。よって、ここでは初期過程において探知されたFH信号(以下、1ホップ目信号と称す)の終了後、予め分かっている所定のホッピング間隔が経過した時点で新たに出現する信号を次のホップ先信号(即ち、2ホップ目信号)として探知し妨害する。以後同様に、同一のホッピング間隔で出現する信号を目標信号として追随し妨害する。このようなホッピング間隔に基づく探知処理は、到来方位に基づく探知処理に比べて極めて短時間に行えるため、探知のために妨害を中止しなければならない時間を短縮でき、結果、妨害に費やせる時間が増加する。
【0015】
図1は本実施の形態1の妨害装置の妨害方法を説明する説明図である。図において、横軸は時間、縦軸は周波数である。また、fp1は初期過程において探知された1ホップ目信号、fp2は追随過程において探知された2ホップ目信号、fp3およびfp4は以降の追随過程において探知されつづけたFH信号、鎖線fx1〜fx4は目標信号以外の信号である。
【0016】
また、期間Tp1〜Tp4は妨害電波の送信期間である。これら送信期間Tp1〜Tp4の時間幅は予め分かっている目標信号の同一周波数持続時間に基づき決定される。さらに詳しくは、目標信号の探知後、当該探知された目標信号に対して妨害電波を送信する。そして、当該目標電波が次の周波数へホップする前に当該妨害電波の送信を中止する。即ち、妨害電波の送信中は、当該妨害電波に邪魔されて目標信号を探知できないため、一旦妨害を中止して、次のホップ先の目標信号の探知に備える。以後、同様の処理を繰り返し、当該ホッピング間隔にて出現する信号がなくなった時点で追随及び妨害を終了する。
【0017】
さらに詳しく説明する。図2は本実施の形態1の通信妨害装置を例示する構成図である。図において、4は電波発生源から到来する電波信号を空中線を備えて受信する受信手段、1は先述した初期過程を行う初期処理手段、2は初期処理手段1が探知した信号を追随する追随手段、3は初期処理手段1が探知した信号および追随手段2が追随した信号に対して妨害電波を放射する妨害手段である。なお、初期処理手段1は、入力された各信号についてその到来方位を測定し、目標方位と同一方位から到来する信号を抽出する方位判定手段により構成される。
【0018】
動作について説明する。図2に示した初期処理手段1は、予め分かっている目標方位と同一方位から到来する信号を受信手段4の出力信号から抽出し、その信号の周波数を妨害手段3へ通知する。なお、電波の到来方位の特定方法にはさまざまな方法が存在するが、例えば多数の無指向性アンテナを円周上に配置し、これを順次走査受信してドップラー効果を利用することにより電波の到来方位を正確に特定できる。
【0019】
妨害手段3は、初期処理手段1から通知された周波数を有する妨害電波を放射する。即ち、1ホップ目信号に対して妨害電波を放射する。この妨害は、目標電波が次の周波数へホップする直前まで続けられる。なお、目標電波が次の周波数へホップするタイミングは、予め分かっている同一周波数持続時間から予測することができる。
【0020】
1ホップ目信号の妨害終了後、追随手段2は当該1ホップ目信号の終了時刻を監視する。そして1ホップ目信号の終了後、予め分かっているホッピング間隔が経過した時点において新たに出現する信号を次の2ホップ目信号として探知し、その信号の周波数を妨害手段3へ通知する。妨害手段3は、1ホップ目信号と同様、2ホップ目信号が次の周波数へホップする直前まで当該周波数を有した妨害電波を放射する。3ホップ目以降、追随手段2及び妨害手段3は、2ホップ目と同様の処理を繰り返し、目標信号の探知・妨害を行う。
【0021】
図3は、目標探知および妨害電波を例示する概念図である。図において、11は通信妨害装置、w1は目標信号発生源の存在範囲、w2は目標方位の広がり、w3は妨害電波が放射される範囲(即ち、妨害電波の指向性)である。
【0022】
以上のように、受信信号の到来方位に基づき目標信号を探知し、それ以後はホッピング間隔に基づき目標信号を探知することにより、通信開始後極めて短時間にそのFH信号を探知でき、また、探知のために妨害を中止しなければならない時間を極めて短くすることができる。
【0023】
また、到来方位の分析を毎回行う方法ではその処理時間の遅れにより妨害することが出来ないような、同一周波数の持続時間が非常に短い目標信号に対しても妨害を行うことができる。
【0024】
なお、ここでは、「ホッピング信号間の既知のタイミング」に基づく追随過程として、ホッピング間隔に基づく追随過程を例示したが、これに限るものではなく、例えば、ホッピング信号の出現周期性(即ち、ホッピング信号の持続時間T2+ホッピング間隔T3)に基づきホッピング信号を追随してもよい。
【0025】
実施の形態2.
実施の形態1の初期過程では、受信信号の到来方位を分析することにより目標信号を探知した。しかしながら、同一方位に信号発信源が複数存在する場合、到来方位の分析のみでは目標信号を識別・分離できない。そこで、本実施の形態2の初期過程では、受信信号の占有周波数帯域幅の分析を併用することにより目標信号を探知する。なお、本実施の形態2では、目標方位および目標信号の占有周波数帯域幅(以下、目標信号帯域幅と称す)が予め分かっているものとする。
【0026】
図4は本実施の形態2の通信妨害装置を例示する構成図である。図において図2と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。ここで、初期処理手段1は方位判定手段5と帯域幅判定手段6とにより構成される。方位判定手段5は、入力された各信号についてその到来方位を測定し、目標方位と同一方位から到来する信号を抽出する。また、帯域幅判定手段6は、入力された各信号の占有周波数帯域幅を測定し、その測定値と目標信号帯域幅とを比較することにより目標信号を抽出する。
【0027】
初期過程の動作について説明する。方位判定手段5は、目標方位と同一方位から到来する信号を受信手段4の出力信号から抽出し、抽出結果を帯域幅判定手段6へ入力する。帯域幅判定手段6は、入力された信号の占有周波数帯域幅と目標信号帯域幅とを比較することにより目標信号を抽出し、抽出した信号の周波数を妨害手段3へ通知する。妨害手段3は、帯域幅判定手段6から通知された周波数を有する妨害電波を放射する。以降、追随過程の動作は図2と同様である。
【0028】
以上のように、受信信号の到来方位および受信信号の占有周波数帯域幅に基づき目標信号を探知することにより、同一方位に信号発信源が複数存在する場合においても、目標信号を正確に探知することができる。なお、追随過程においてもホッピング間隔の分析と占有周波数帯域幅の分析とを併用することにより、探知精度を向上させることができる。
【0029】
実施の形態3.
実施の形態2の初期過程では、受信信号の到来方位および受信信号の占有周波数帯域幅に基づき目標信号を識別・分離した。本実施の形態3では、受信信号の到来方位および受信信号の変調方式に基づき目標信号を識別・分離する。なお、本実施の形態3では、目標方位および目標信号の変調方式が予め分かっているものとする。ここで、変調方式とは、AM、FM、PSK等の変調方式を意味する。
【0030】
図5は本実施の形態3の通信妨害装置を例示する構成図である。図において図4と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。ここで、初期処理手段1は方位判定手段5と変調方式判定手段7とにより構成される。変調方式判定手段7は、入力された各信号についてその変調方式を分析し、目標信号と同一の変調方式にて変調されている信号を抽出する。
【0031】
初期過程の動作について説明する。方位判定手段5は、目標方位と同一方位から到来する信号を受信手段4の出力信号から抽出し、抽出結果を変調方式判定手段7へ入力する。変調方式判定手段7は、方位判定手段5から入力された信号から目標信号と同一の変調方式にて変調されている信号を抽出し、その周波数を妨害手段3へ通知する。妨害手段3は、変調方式判定手段7から通知された周波数を有する妨害電波を放射する。以降、追随過程の動作は図2と同様である。
【0032】
以上のように、受信信号の到来方位および受信信号の変調方式に基づき目標信号を探知することにより、同一方位に信号発信源が複数存在する場合においても、目標信号を正確に探知することができる。なお、追随過程においてもホッピング間隔の分析と変調方式の分析とを併用することにより、探知精度を向上させることができる。
【0033】
実施の形態4.
本実施の形態4では、受信信号の到来方位および受信信号の信号レベルに基づき目標信号を識別・分離する。なお、本実施の形態4では、目標方位および目標信号の受信時の信号レベル(以下、目標信号受信レベルと称す)が予め分かっているものとする。
【0034】
図6は本実施の形態4の通信妨害装置を例示する構成図である。図において図4と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。ここで、初期処理手段1は方位判定手段5と受信レベル判定手段8とにより構成される。受信レベル判定手段8は、入力された信号の中から目標信号受信レベルと同一の受信レベルを有する信号を抽出する。
【0035】
初期過程の動作について説明する。方位判定手段5は、目標方位と同一方位から到来する信号を受信手段4の出力信号から抽出し、抽出結果を受信レベル判定手段8へ入力する。受信レベル判定手段8は、方位判定手段5から入力された信号から目標信号受信レベルを有する信号を抽出し、その周波数を妨害手段3へ通知する。妨害手段3は、受信レベル判定手段8から通知された周波数を有する妨害電波を放射する。以降、追随過程の動作は図2と同様である。なお、追随過程においてもホッピング間隔の分析と受信レベルの分析とを併用することにより、探知精度を向上させることができる。
【0036】
以上のように、受信信号の到来方位および受信レベルに基づき目標信号を探知することにより、同一方位に信号発信源が複数存在する場合においても、目標信号を正確に探知することができる。なお、追随過程においてもホッピング間隔の分析と受信レベルの分析とを併用することにより、探知精度を向上させることができる。
【0037】
実施の形態5.
実施の形態5の通信妨害装置は、異なる二地点にそれぞれ第1及び第2の受信手段を有する。なお、本実施の形態5では、第1の受信手段から見た目標方位、目標信号発生源から第1の受信手段までの距離、および目標信号発生源から第2の受信手段までの距離が予め分かっているものとする。
【0038】
図7は本実施の形態5の通信妨害装置を例示する構成図である。図において図4と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。ここで、4は第1の受信手段であり、初期処理手段1は、方位判定手段5と、相関判定手段9と、第2の受信手段10とにより構成される。第2の受信手段10は第1の受信手段4とは別の場所に設置されているものとする。
【0039】
初期過程の動作について説明する。方位判定手段5は、第1の受信手段4から見た目標方位と同一方位から到来する信号を第1の受信手段4の出力信号から抽出し、抽出結果を受信時刻とともに相関判定手段9へ出力する。一方、第2の受信手段10はその地点で受信された各信号を受信時刻とともに相関判定手段9へ出力する。相関判定手段9は、これら方位判定手段5および受信手段10からの信号の時間的相関に基づき目標信号を抽出する。つまり、同一の信号発生源から同時に放射された信号であっても、各受信手段における受信時刻に一定の時間差が生じる。相関判定手段9は、方位判定手段5から入力された信号のうち、一定の時間差を有して第2の受信手段10において受信された信号を目標信号として抽出する。ここで、一定の時間差とは、目標信号発生源から第1の受信手段4までの距離をX、目標信号発生源から第2の受信手段10までの距離をY、電波の伝達速度をVとすると、 |X−Y|/V である。
【0040】
妨害手段3は、相関判定手段9が目標信号として抽出した信号と同一の周波数を有する妨害電波を放射する。以降、追随過程の動作は図2と同様である。
【0041】
以上のように、異なる二地点における信号受信時刻の差に基づき目標信号の抽出を行うことによって、同一方位に信号発信源が複数存在する場合でも、正確に目標信号を探知することができる。特に、装置規模の小さな第2の受信手段10を目標識別可能な位置に移動させることにより、装置規模の大きな妨害装置本体を移動させる必要がなくなる。
【0042】
実施の形態6.
実施の形態1では、初期過程で探知された1ホップ目信号に対して妨害を行った。本実施の形態6では、初期過程で探知された1ホップ目信号に対しては妨害を行わず、追随過程で探知された2ホップ目信号以降の信号に対してのみ妨害を行うようにする。
【0043】
理由を説明する。既に述べたように、初期過程では受信信号の到来方位に基づいて目標信号を探知する。また、その処理には多くの時間を要する。よって、探知された信号、即ち1ホップ目信号を妨害できる時間は極めて短く妨害効果が少ない。更に、当該1ホップ目信号への妨害継続時間を決定するに際して、当該1ホップ目信号の開始時間を特定する必要があるなど制御が複雑である。
【0044】
一方、その後の追随過程においては、ホッピング間隔に基づいて目標信号を探知しており、この探知処理に要する時間は極めて短い。よって、探知された信号、即ち2ホップ目信号以降の信号を妨害できる時間は長く、妨害効果が大きい。更に、2ホップ目以降、探知処理に要する時間は毎回(ホップ毎)略同一であるため、ホップ毎の妨害時間を一定にできる。
【0045】
よって、本実施の形態6では、制御が複雑であり、妨害効果の少ない1ホップ目信号に対する妨害を行わず、制御が簡単であり、妨害効果の大きい2ホップ目信号以降の信号に対してのみ通信妨害を行う。これにより、妨害装置の構造を簡略化することができ、安価な通信妨害装置を得ることができる。
【0046】
実施の形態7.
実施の形態1では、目標信号のホッピング間隔および同一周波数持続時間が予め分かっているものとして説明した。本実施の形態7では、これらが未知である場合にそれらを求める方法について説明する。なお、目標方位については実施の形態1と同様、予め分かっているものとする。
【0047】
本実施の形態7では、実空間から受信された信号のうち、目標方位から到来し、かつ、受信終了時刻と次の信号の受信開始時刻との時間間隔が等しい信号系列を目標信号として抽出する。これにより、目標信号のホッピング間隔及び同一周波数持続時間を得ることができる。
【0048】
このようなホッピング間隔及び同一周波数持続時間の分析は、ホッピングパターン(即ち、一周期分のホッピング周波数の変化)の分析よりも短時間に行える。例えば、ホッピングパターンの周波数構成を知るためには一周期にわたりそのホッピング周波数の変化を分析しなければならない。一方、ホッピング間隔及び同一周波数持続時間は、連続する3つ以上のホッピング信号を観測できれば、それがホッピング信号であることを予測でき、ホッピング間隔及び周波数持続時間を知ることができる。
【0049】
例えば、3つの信号A、BおよびCが順次に受信されたとする。このとき、(信号Bの受信開始時刻−信号Aの受信終了時刻)と(信号Cの受信開始時刻−信号Bの受信終了時刻)とが等しいとき、これらはホッピング信号として予測できる。
【0050】
このように、実空間から受信された信号のうち、受信終了時刻と次の信号の受信開始時刻との時間間隔が等しい信号系列を目標信号として抽出することにより、短時間にホッピング間隔及び同一周波数持続時間を得ることができる。
【0051】
よって、仮に目標信号のホッピング間隔及び同一周波数持続時間が予め分かっていなくても、それらを短時間に分析できるので、実施の形態1に示した妨害方法を素早く開始できる。
【0052】
【発明の効果】
この発明に係る通信妨害方法においては、送信周波数の異なる第1周波数信号および第2周波数信号が順次に送信されてなる周波数ホッピング方式の通信を妨害するための通信妨害装置であって、第1周波数信号に対応する妨害電波を放射するとともに、第1周波数信号の終了前に当該妨害信号の放射を停止し、第1周波数信号の終了タイミングおよび該終了タイミングから所定時間経過後に出現する信号を検出することにより、第2周波数信号を探知して、該探知された第2周波数信号に対応する妨害電波を放射するので、短時間に第2周波数信号を探知して妨害を開始することができる。
【0053】
この発明に係る通信妨害方法においては、上記第1周波数信号より前の受信信号の到来方位を判定することにより探知し、上記第2周波数信号を、受信信号の到来方位を判定することなく、受信信号の占有周波数帯域幅、変調方式、又は信号レベル、および上記第1周波数信号の終了タイミングからの経過時間とに基づき探知するので、ホッピングパターンが未知である周波数ホッピング信号を受信信号の到来方位に基づき探知でき、かつ、第2周波数信号以降を素早く探知、妨害することができる。
【0056】
さらにまた、この発明に係る通信妨害装置においては、ホッピング信号発生源からの距離に差を有して配置された第1および第2の受信手段と、この距離の差を第1の受信手段と第2の受信手段との間に生じる受信時刻差に換算する演算手段と、既知の方位から到来した電波信号を第1の受信手段の出力から抽出する第1の抽出手段と、第1の抽出手段が抽出した電波信号から、第1の受信手段における受信時刻と第2の受信手段における受信時刻との差が前記受信時刻差である電波信号を、ホッピング信号として抽出する第2の抽出手段と、前記抽出されたホッピング信号のホップ先のホッピング信号を、これらホッピング信号間の既知のタイミングに基づき前記第1又は第2の受信手段の出力から抽出する第3の抽出手段と、前記第3の抽出手段が抽出したホッピング信号の周波数に基づき妨害電波を放射する妨害手段とを備えたので、妨害目標であるホッピング信号を正確に探知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態1の通信妨害装置の妨害方法を説明する説明図である。
【図2】 本実施の形態1の通信妨害装置を例示する構成図である。
【図3】 目標探知および妨害方法を例示する概念図である。
【図4】 本実施の形態2の通信妨害装置を例示する構成図である。
【図5】 本実施の形態3の通信妨害装置を例示する構成図である。
【図6】 本実施の形態4の通信妨害装置を例示する構成図である。
【図7】 本実施の形態5の通信妨害装置を例示する構成図である。
【図8】 一般的な周波数ホッピング方式の通信を例示する説明図である。
【符号の説明】
1 初期処理手段 2 追随手段 3 妨害手段 4 (第1の)受信手段
5 方位判定手段 6 帯域幅判定手段 7 変調方式判定手段
8 受信レベル判定手段 9 相関判定手段 10 第2の受信手段

Claims (3)

  1. 送信周波数の異なる第1周波数信号および第2周波数信号が順次に送信されてなる周波数ホッピング方式の通信を妨害するための通信妨害方法であって、
    上記第1周波数信号に対応する妨害電波を放射するとともに、上記第1周波数信号の終了前に当該妨害信号の放射を停止し、上記第1周波数信号の終了タイミングおよび該終了タイミングから所定時間経過後に出現する信号を検出することにより、上記第2周波数信号を探知して、該探知された第2周波数信号に対応する妨害電波を放射することを特徴とする通信妨害方法。
  2. 上記第1周波数信号を受信信号の到来方位を判定することにより探知し、
    上記第2周波数信号を、受信信号の到来方位を判定することなく、受信信号の占有周波数帯域幅、変調方式、又は信号レベル、および上記第1周波数信号の終了タイミングからの経過時間とに基づき探知することを特徴とする請求項1に記載の通信妨害方法。
  3. ホッピング信号発生源からの距離に差を有して配置された第1および第2の受信手段と、
    この距離の差を第1の受信手段と第2の受信手段との間に生じる受信時刻差に換算する演算手段と、
    既知の方位から到来した電波信号を第1の受信手段の出力から抽出する第1の抽出手段と、
    第1の抽出手段が抽出した電波信号から、第1の受信手段における受信時刻と第2の受信手段における受信時刻との差が前記受信時刻差である電波信号を、ホッピング信号として抽出する第2の抽出手段と、
    前記抽出されたホッピング信号のホップ先のホッピング信号を、これらホッピング信号間の既知のタイミングに基づき前記第1又は第2の受信手段の出力から抽出する第3の抽出手段と、
    前記第3の抽出手段が抽出したホッピング信号の周波数に基づき妨害電波を放射する妨害手段とを備えたことを特徴とする周波数ホッピング通信の妨害装置。
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